基于DEM-CFD耦合的谷物垂直气流风选研究
发布时间：2021-09-21 22:19
随着科技的发展与时代的进步,谷物加工业不仅与农业,而且与机械工业尤其是粮食制造业、包装业、零售业等行业之间的联系也越来越密切。除杂作为谷物加工工艺中的第一道工序,其作业质量直接影响到谷物的产品增值,除杂装置工作性能的改善将会带来谷物加工作业质量的整体提高。垂直气流风选装置是常用的谷物二次清选装置,由于其清选过程涉及到气固两相流场,很难采用传统方法来描述其复杂的工作状态,采用计算流体力学或布点测量只能反映气流场的特征,无法描述气流作用下物料运动状态的改变规律以及物料影响下气流场分布情况的变化规律。采用DEM（离散单元法）-CFD（计算流体力学）耦合方法对谷物在除杂装置中的清选过程进行模拟成为了一种新的技术手段。该技术将流体相与颗粒相分别在不同的环境中仿真计算,再通过耦合接口进行信息传递,从而达到同时描述气流场环境与颗粒的运动行为的效果。本文以Solidworks、EDEM和FLUENT等软件为研究工具,以DEM-CFD耦合方法为研究手段,对垂直气流风选装置内谷粒-茎秆混合颗粒体系的分离过程进行了仿真模拟研究,诠释了谷物在垂直气流中的分离机理。在此基础上,采用控制变量法对不同工作参数下的清...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种不同机型（喂入
辽宁科技大学硕士学位论文3清选效果较差，需要进行反复作业，清选效率较低。（a）人工扬谷作业（b）风谷车图1.2两种落后的谷物清选方式Fig.1.2Twobackwardgraincleaningmethods与国内绝大多数采用风机-振动筛复合清选模式的水稻收割机不同，谷物二次清选作业中所用的清选装置基本全是气流清选装置，也叫风选机。风选的基本原理是根据谷粒与轻杂因尺寸、形状和密度不同存在空气动力学差异，利用气流作用力对其进行分离。目前，市场上的气流清选装置根据其气流通道的方向可分为水平气流、倾斜气流和垂直气流风选装置[8-9]，设备产品分别如图1.3（a）（b）（c）所示。这三种气流清选装置中，水平气流风选机或倾斜气流风选机，不仅能够分离谷类中夹杂的轻质物，还可以分离并肩石等重型杂质，但是由于水平气流与倾斜气流下谷粒与杂物的空气动力学行为差异不大，气流速度太大会导致谷粒的损失率显著增大，气流速度太小会导致杂质清选效果变差，谷粒含杂率过高，这就造成对水平风选机和倾斜风选机的气流速度要求严苛，并且这两种装置的适用范围较小，只能用于一种或几种谷物的清选作业[10]。而一般情况下，谷粒与轻杂在空气中的悬浮速度差异较大，使得垂直风选机具有损失率低和清洁率高的优势[11]。除了清选出谷粒中的夹杂物，在风选过程中，气流还带走一部分谷粒自身含
1.绪论4有的水分以及加工过程中产生的热量，从而对在制品起到干燥和冷却的效果，既能方便在制品的进一步加工，又能提高成品的质量。（a）水平气流风选机（b）倾斜气流风选机（c）垂直气流风选机图1.3三种谷物清选装置Fig.1.3Threegrainairflowseparationdevices1.2谷物清选数值模拟研究现状1.2.1离散元模拟在振动清选中的应用上世纪末，Cundall与Stract针对不连续介质问题最先提出了离散元法（DiscreteElementMethod），离散元法是基于粒子与粒子、粒子与容器之间必
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散单元法的小麦磨粉机研磨机构操作参数优化[J]. 张克平,王国华,孙步功. 甘肃农业大学学报. 2019(02)
[2]双出风口四风道清选装置内部气流场仿真及试验[J]. 李洋,徐立章,梁振伟. 农机化研究. 2018(07)
[3]水平摆振下谷物偏析效果的离散元模拟研究[J]. 马学东,李亚运,李玲玲,张艳兵,陈强. 河南农业大学学报. 2017(05)
[4]基于离散单元法的高填充率窝眼轮式精密排种器排种仿真试验[J]. 赵瑞营,戴飞,赵武云,石林榕,郭笑欢,李同辉. 甘肃农业大学学报. 2017(01)
[5]玉米收获机清选筛体结构优化[J]. 王立军,张传根,丁振军. 农业机械学报. 2016(09)
[6]基于Fluent的联合收割机风筛选流场仿真分析[J]. 江涛,吴崇友,伍德林. 中国农机化学报. 2015(03)
[7]垂直吸风道风选器的仿真分析及研究[J]. 常栋科,武文斌,原富林,苑兵丰,贾勉,王龙龙. 粮食与饲料工业. 2015(05)
[8]贯流风筛清选装置内玉米脱出物运动规律研究[J]. 王立军,李洋,梁昌,马继卿,周文秀. 农业机械学报. 2015(09)
[9]全喂入水稻机发展前景仍可看好[J]. 柳琪. 农机质量与监督. 2015(01)
[10]谷物清选CFD-DEM耦合模拟研究[J]. 汤庆,吴崇友,吴俊,王刚,江涛. 农机化研究. 2015(01)
博士论文
[1]用于谷物清选的三维并联振动筛的研究[D]. 李菊.江苏大学 2013
硕士论文
[1]秸秆螺旋筛分理论分析与筛分性能研究[D]. 陈成.江苏大学 2016
[2]基于EDEM的小区收割机振动筛筛分性能研究与优化[D]. 余波.西华大学 2016
[3]玉米风筛清选装置内气固两相运动规律研究[D]. 李洋.东北农业大学 2015
[4]基于CFD-DEM耦合的小区收割机气流清选装置的设计研究[D]. 王孙.西华大学 2015
[5]联合收割机振动筛优化设计新方法研究[D]. 陈仲.吉林大学 2012
[6]基于二维离散元法的ZL-2型联合收割机筛分过程仿真分析[D]. 原丽丽.吉林大学 2011
[7]油菜的风筛式清选气流场的试验研究和数值模拟[D]. 林恒善.江苏大学 2005
本文编号：3402597
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种不同机型（喂入
辽宁科技大学硕士学位论文3清选效果较差，需要进行反复作业，清选效率较低。（a）人工扬谷作业（b）风谷车图1.2两种落后的谷物清选方式Fig.1.2Twobackwardgraincleaningmethods与国内绝大多数采用风机-振动筛复合清选模式的水稻收割机不同，谷物二次清选作业中所用的清选装置基本全是气流清选装置，也叫风选机。风选的基本原理是根据谷粒与轻杂因尺寸、形状和密度不同存在空气动力学差异，利用气流作用力对其进行分离。目前，市场上的气流清选装置根据其气流通道的方向可分为水平气流、倾斜气流和垂直气流风选装置[8-9]，设备产品分别如图1.3（a）（b）（c）所示。这三种气流清选装置中，水平气流风选机或倾斜气流风选机，不仅能够分离谷类中夹杂的轻质物，还可以分离并肩石等重型杂质，但是由于水平气流与倾斜气流下谷粒与杂物的空气动力学行为差异不大，气流速度太大会导致谷粒的损失率显著增大，气流速度太小会导致杂质清选效果变差，谷粒含杂率过高，这就造成对水平风选机和倾斜风选机的气流速度要求严苛，并且这两种装置的适用范围较小，只能用于一种或几种谷物的清选作业[10]。而一般情况下，谷粒与轻杂在空气中的悬浮速度差异较大，使得垂直风选机具有损失率低和清洁率高的优势[11]。除了清选出谷粒中的夹杂物，在风选过程中，气流还带走一部分谷粒自身含
1.绪论4有的水分以及加工过程中产生的热量，从而对在制品起到干燥和冷却的效果，既能方便在制品的进一步加工，又能提高成品的质量。（a）水平气流风选机（b）倾斜气流风选机（c）垂直气流风选机图1.3三种谷物清选装置Fig.1.3Threegrainairflowseparationdevices1.2谷物清选数值模拟研究现状1.2.1离散元模拟在振动清选中的应用上世纪末，Cundall与Stract针对不连续介质问题最先提出了离散元法（DiscreteElementMethod），离散元法是基于粒子与粒子、粒子与容器之间必
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散单元法的小麦磨粉机研磨机构操作参数优化[J]. 张克平,王国华,孙步功. 甘肃农业大学学报. 2019(02)
[2]双出风口四风道清选装置内部气流场仿真及试验[J]. 李洋,徐立章,梁振伟. 农机化研究. 2018(07)
[3]水平摆振下谷物偏析效果的离散元模拟研究[J]. 马学东,李亚运,李玲玲,张艳兵,陈强. 河南农业大学学报. 2017(05)
[4]基于离散单元法的高填充率窝眼轮式精密排种器排种仿真试验[J]. 赵瑞营,戴飞,赵武云,石林榕,郭笑欢,李同辉. 甘肃农业大学学报. 2017(01)
[5]玉米收获机清选筛体结构优化[J]. 王立军,张传根,丁振军. 农业机械学报. 2016(09)
[6]基于Fluent的联合收割机风筛选流场仿真分析[J]. 江涛,吴崇友,伍德林. 中国农机化学报. 2015(03)
[7]垂直吸风道风选器的仿真分析及研究[J]. 常栋科,武文斌,原富林,苑兵丰,贾勉,王龙龙. 粮食与饲料工业. 2015(05)
[8]贯流风筛清选装置内玉米脱出物运动规律研究[J]. 王立军,李洋,梁昌,马继卿,周文秀. 农业机械学报. 2015(09)
[9]全喂入水稻机发展前景仍可看好[J]. 柳琪. 农机质量与监督. 2015(01)
[10]谷物清选CFD-DEM耦合模拟研究[J]. 汤庆,吴崇友,吴俊,王刚,江涛. 农机化研究. 2015(01)
博士论文
[1]用于谷物清选的三维并联振动筛的研究[D]. 李菊.江苏大学 2013
硕士论文
[1]秸秆螺旋筛分理论分析与筛分性能研究[D]. 陈成.江苏大学 2016
[2]基于EDEM的小区收割机振动筛筛分性能研究与优化[D]. 余波.西华大学 2016
[3]玉米风筛清选装置内气固两相运动规律研究[D]. 李洋.东北农业大学 2015
[4]基于CFD-DEM耦合的小区收割机气流清选装置的设计研究[D]. 王孙.西华大学 2015
[5]联合收割机振动筛优化设计新方法研究[D]. 陈仲.吉林大学 2012
[6]基于二维离散元法的ZL-2型联合收割机筛分过程仿真分析[D]. 原丽丽.吉林大学 2011
[7]油菜的风筛式清选气流场的试验研究和数值模拟[D]. 林恒善.江苏大学 2005
本文编号：3402597
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